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杀菌釜变温杀菌工艺对鳙鱼软罐头品质的影响

发布日期：2022-04-14查看次数：

高温杀菌可造成微生物的热致死和酶的热变性，是已知最古老的食品保藏技术之一，广泛应用于现在罐头食品工业中。在罐头食品的工业生产中，
一方面要达到商业无菌，另一方面，产品的质量应当保持最小破坏。要同时达到这两个目的，必须要优化杀菌工艺条件，近年来，淡水鱼的加工
研究发展快，将淡水鱼加工成罐头食品是淡水鱼产品开发的重要方面，解决淡水鱼罐头食品杀菌后的品质劣变现象是迫切需要解决的难题，本研
究基于名菜天目湖砂锅鱼头煲开发出一种鳙鱼软包装罐制品[14]，在制品杀菌工艺研究中，采用阶段升温变温杀菌工艺，发现杀菌锅温度每个阶
段先按指数函数上升，到达设定温度后温度恒定，持续一段时间后进入下一阶段，这种温度变化是指数型升温过程代替了台阶函数中的温度瞬间
垂直变化的近似台阶函数变化过程；所以开发中采用一种台阶函数和指数函数相结合的新型分段变温杀菌工艺，可准确模拟杀菌锅温度变化，解

决了由于淡水鱼肉质细嫩不紧实，结缔组织少而使过高热强度导致质构软烂、品质劣化的问题。变温杀菌在淡水鱼罐食品中应用研究鲜有报道。
本研究旨在对研究变温杀菌工艺对高温杀菌食品品质的影响进行研究，评价其相对于恒温杀菌的优势。本研究对于淡水鱼的深加工具有一定的应
用价值。

升温函数

在杀菌锅升温阶段，输送蒸汽温度恒定，而且杀菌锅装填量相同时，忽略排气造成的影响，则升温速率常数应为恒定值，则锅内升温曲线可近
似表示为指

数函数，见式(3)；在输送蒸汽的绝对压力0.48MPa、温度150℃、杀菌锅初始温度30℃的装满罐头样品的条件下，测定杀菌锅的温度变化，得
到杀菌锅升
温曲线方程：y=－12.0exp(－0.00409x)＋150，可用式(3)回归得到k=4.09×10-3s-1(R2=0.992)。

(3) 式中：Tr和Tr0分别为杀菌锅实时和初始温度/℃；Ts为输送蒸汽温度/℃；k为杀菌锅升温速率常数/s-1；t为时间/s。

杀菌锅变温杀菌模型

多阶段杀菌中的每一个阶段包括升温过程和恒温过程，升温速率越快，多阶段升温杀菌过程中温度变化越接近台阶函数(step function)，

在实际生产中的杀菌设备升温速率往往达不到理想状态，为了消除这一误差，本研究提出指数-台阶联合式变温杀菌程序，将多阶段升温
中升温过程通过指数函数(exponential function)表示，而将恒温过程用台阶函数表示，从而对整个多阶段升温过程通过指数和台阶函数相
结合来进行拟合。每个阶段先按指数函数上升，到达设定温度后恒定到设定时刻进入下一阶段；各阶段的锅内初始温度为前一阶段的设定
温度，则以此温度代替Tr0可按式(3)求出该阶段的杀菌锅升温过程，升温到达设定温度后恒定，则杀菌锅分段函数可表示为式(4)：

式中：Tr,a为第a时间段的杀菌温度/℃；a为时间段序号；Tset(a－1)为第

a－1时间段杀菌锅设定温度/℃；ta为第a时间阶段持续时间/s；tp,a为第a

时间段内杀菌锅温度上升到设定温度的时间/s。

结果与分析

2.1

变温杀菌程序适用性的实验验证

从图1a可以看出，在4阶段杀菌过程中，杀菌锅温度变化的实验真实值相对于模型计算值有一定的差别，主要是因为排气等条件造成的升
温过程温度的差别，以及在恒温阶段，由于热蒸汽的补充以及热扩散造成温度的波动，但总体上实验值与计算值的吻合较好(R2=0.978)，
说明这种新型杀菌程序可以较好地拟合杀菌锅的温度变化，在实际生
产中有较好的应用性。图1b显示了样品各点温度变化，应用提出的指数-台阶联合的变温函数作为边界条件，通过差分法计算得出样品各
点传热曲线，与通过杀菌锅配备的Ellab热力验证系统进行实验测定的传热曲线相比可以看出，显示样品冷点及1/4厚度处的传热曲线预测
值与实验测定曲线之间重合性好，相关性高(R2=0.999)，说明这种变
温杀菌程序计算结果的正确性及精确性较好。

结论

本公司研究了变温杀菌工艺和恒温杀菌对鳙鱼头软包装罐制品的品质影响，提出了一种新型的变温杀菌程序，指数函数与台阶函数相结合
的多阶段升温模型，与最优恒温杀菌程序相比，杀菌后制品在质构、风味、色差和感官等品质特性有明显的提高，说明变温杀菌工艺在淡
水鱼罐制品中有很好的应用价值；此外，通过进一步研究，此变温杀菌工艺可以在其他罐头食品应用，为罐头食品加工领域研究人员在提
高罐头食品品质的研究中具有一定的帮助和启发。

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